Эволюция – не слепой случай: ученые обнаружили скрытый «компас» в геноме

Долгое время биология рассматривала эволюцию как процесс, напоминающий блуждание по темной комнате: естественный отбор лишь возводит виды на доступные пики выживаемости, а дальнейший путь определяется чистой случайностью. Однако новое исследование биологов из израильского Техниона, опубликованное в авторитетном журнале PNAS, переворачивает это представление.

Эволюция – не слепой случай: ученые обнаружили скрытый «компас» в геноме

Ученые смоделировали так называемый «ландшафт приспособленности» – трехмерную карту, где вершины соответствуют максимальной адаптации организма к среде. Традиционно считалось, что достигнув такой вершины, популяция начинает дрейфовать хаотично, поскольку все точки на плато дают одинаковое преимущество. Но реальность оказалась сложнее и упорядоченнее.

Исследователи под руководством Наамы Бреннер продемонстрировали феномен «направленного дрейфа». Оказавшись на плато максимальной приспособленности, организмы самопроизвольно смещаются не куда угодно, а в сторону наиболее плоских и обширных его областей. Это движение происходит без какого-либо дополнительного стимула или преимущества для выживания.

Причина кроется в геометрии самого ландшафта. Плоские области представляют собой своего рода «эволюционные гавани»: здесь генетические мутации с меньшей вероятностью разрушают отлаженный механизм функционирования организма. Популяция, оказавшаяся в такой зоне, приобретает скрытую устойчивость и жизнестойкость просто как побочный эффект своего местоположения в пространстве признаков.

Этот вывод был получен с помощью математической модели, учитывающей естественный отбор и мутационную изменчивость на протяжении сотен поколений. Результаты показали, что взаимодействие между вариативностью внутри группы и геометрией ландшафта создаёт детерминистическую предвзятость, направляя эволюцию по определенному руслу даже в отсутствие внешнего давления.

Открытие имеет двойной резонанс. Во-первых, оно заставляет пересмотреть интерпретацию нейтральных изменений в палеонтологической летописи. То, что казалось случайным шумом, может быть следствием этого скрытого «компаса». Во-вторых, принципы поиска устойчивых состояний могут найти применение в системах глубокого обучения, где нейросети также стремятся к более пологим минимумам функции ошибки для повышения обобщающей способности.

Читайте также

Квантовое моделирование цезия выявило новый фазовый переход

Квантовое моделирование цезия выявило новый фазовый переход

Спорт смягчает симптомы депрессии у людей с высоким генетическим риском

Спорт смягчает симптомы депрессии у людей с высоким генетическим риском

ИИ выяснил, как нейроны гиппокампа кодируют смысл слов

ИИ выяснил, как нейроны гиппокампа кодируют смысл слов

Учёные создали татуировки, которые можно включать, выключать и менять с помощью света

Учёные создали татуировки, которые можно включать, выключать и менять с помощью света

Ученые ТПУ синтезировали 6 новых молекул против рака

Ученые ТПУ синтезировали 6 новых молекул против рака

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Частицы топлива из Чернобыля сохранили структуру спустя 40 лет после аварии

Частицы топлива из Чернобыля сохранили структуру спустя 40 лет после аварии

Ритм дыхания действительно влияет на принятие решений

Ритм дыхания действительно влияет на принятие решений

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Apple готовит iPhone без рамок и кнопок, но технология Samsung пока не позволяет его создать

Apple готовит iPhone без рамок и кнопок, но технология Samsung пока не позволяет его создать

На PlayStation 5 научились запускать игры с дисков PS2 — с поддержкой 4K и улучшенной графики

На PlayStation 5 научились запускать игры с дисков PS2 — с поддержкой 4K и улучшенной графики

Астрономы не нашли планеты-гиганты у двух соседних звёзд, но надежда обнаружить обитаемые миры осталась

Астрономы не нашли планеты-гиганты у двух соседних звёзд, но надежда обнаружить обитаемые миры осталась

Учёные создали микроб для Марса, который может помочь в строительстве поселений

Учёные создали микроб для Марса, который может помочь в строительстве поселений